探究机械活化甘蔗渣接枝丙烯酸制备高吸水树脂

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1、广西大学硕士学位论文机械活化甘蔗渣接枝丙烯酸制备高吸水树脂姓名：梁兴唐申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：黄祖强20090525机械活化甘蔗渣接枝丙烯酸制备高吸水树脂摘要高吸水性树脂是一种新型功能高分子材料，广泛应用于农业、林业、医疗卫生、建筑材料、食品工业和日用化工等领域。目前，由于纤维素具有可再生性和丰富的含量以及无毒、可降解、对环境友好等特点，以纤维素尤其以天然纤维素进行化学改性合成高吸水树脂受到广泛的关注。但天然纤维素呈微晶结构，受木素和半纤维素的封闭保护作用，降低了其反应活性，限制其所合成吸水树脂的性能。因此，研究如何提高天然纤

2、维素的反应活性，改善天然纤维素合成吸水树脂的性能变得尤为重要。采用自制搅拌磨对甘蔗渣进行机械活化，以机械活化甘蔗渣与丙烯酸在水溶液中进行接枝共聚反应，合成高吸水树脂。主要研究内容为：(1)考察机械活化时间对甘蔗渣接枝共聚反应的接枝率(G足)和接枝效率(GE)的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X．射线衍射仪(Ⅺm)及差示扫描量热仪(DSC)对机械活化甘蔗渣及其接枝共聚产物进行表征分析，探讨机械活化对甘蔗渣与丙烯酸接枝共聚反应的强化机理。(2)在上述基础上，加入引发剂N_N’亚甲基双丙烯酰胺合成高吸水树脂，以吸水率为评价指

3、标，考察机械活化时间、甘蔗渣颗粒大小、单体与甘蔗渣的用量比、引发剂浓度、交联剂用量、丙烯酸的中和度、反应时间和反应温度等因素对所合成树脂的吸水性能的影响。并探讨各因素的影响机理。(3)考察外部环境如温度、pH值、电解质的浓度和种类等对树脂溶胀平衡的影响。研究树脂凝胶的保水性、在去离子水中的溶胀动力学以及去离子水在树脂凝胶中扩散行为。通过上述研究，根据实验结果和理论分析，得到如下主要结论：(1)机械活化打破了甘蔗渣中木素对纤维素的封闭作用，打断了纤维素分子中的氢键连接，分裂了束状纤维，降低了纤维素结晶度，增加了纤维素的内能，提高了甘蔗渣纤维素的反

4、应活性，使GR和GE分别从未活化甘蔗渣的111．07、75．01％提高到甘蔗渣活化2．Oh后的148．08和84．5％。(2)甘蔗渣接枝丙烯酸合成高吸水树脂的适宜条件为：甘蔗渣活化时间为1．5h、甘蔗渣与丙烯酸的用量比为8：1、甘蔗渣粒径为80-120目之间、交联剂用量2．50mL、引发剂浓度为0．045mol·L一、丙烯酸的中和度为85％、反应温度50℃、反应时间2．Oh。在此条件下合成的树脂吸去离子水率为1294g．g-1，吸盐水(O．9％NaCl水溶液)率为1429．g-1。而相同条件下未活化甘蔗渣所制备的树脂的吸水率和吸盐水率仅为798

5、和829．g-1。(3)树脂凝胶的溶胀过程为吸热过程，树脂的吸水率受温度的影响较小，可以在较宽温度范围内使用；在电解质溶液中，随着溶液浓度增加，树脂吸水率下降，对于相同浓度的电解质溶液，金属离子的半径和所带电荷数越大，树脂的吸水率越低；树脂在中性范围内使用，能发挥较高吸水性能，强酸性或强碱性条件下，吸水性能下降。相比未活化甘蔗渣所制备的树脂，活化1。5h甘蔗渣所合成的树脂含有较多的亲水基团---COOH和-COO-，因而具有较好的保水性。在去离子水中树脂凝胶的溶胀呈一级动力学模型，即Q。=Q。(1一P嘲)，而去离子水在树脂凝胶中的扩散呈非菲克扩

6、散中的异常扩散行为。关键词：甘蔗渣机械活化接枝共聚丙烯酸高吸水树脂ⅡGRAFTCO．POLYⅣ匝IUZATIONOFM匝CHANICALACTIVATEDSUGARCANEBAGASSEANDACRYLICACIDT0SYNTHESIZEASUPERABSORBENTRESINABSTRACTSuperabsorbentresinisanewkindoffunctionalmaterial，andhasbeenusedwidelyinagriculture，forestry,medical，architecturematerials，foodi

7、ndustry,dailychemicalindustry,etc．Fortheadvantagesofregenerablewithshort-cycle，abundant，nontoxic，degradable，environmentfriendlyandSOon，theresinbasedoncelluloseespeciallythenaturalcelluloseisattractedwidelyattentionsinrecentyears．But，thesealingoflignin，highly—orderedstructure

8、andparticularlythecrystallinityofcellulosemakeitdifficulttoreactwimmonomers